Clojure學習03：資料結構（集合）

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Clojure提供了幾種強大的資料結構（集合）

一、集合種類

1、vector

相當於數組，如： [2  3   5]  ,  ["ad"  "adas"  "adadsads"]

2、list

相當於鏈表，如： ‘(2  3   5)  ,  ‘("ad"  "adas"  "adadsads")

與vector相比，[]變成了() ，又因為 ()符號是用於函數調用，為了區別，需要在 （ 前面加上  一個單引號‘

3、map

文法格式如： {：a  1  :b  1} 

map是1個或多個 key-value對，其中key標識符前面要求有:標識 。map的key本身就是函數，通過它可以尋找它所對應的值。

如：

user=> (def data {:a 1 :b 2} )user=> (:a data)1user=> (:a {:a 1 :b 2} )1user=> (:a {:a 3 :b 2} )3

上面第一個語句定義了一個值data，是個map。 第二個語句是擷取關鍵字:a的值，這裡:a就是一個函數。
最後兩個語句就是直接從map字面量上查詢key對應的值。

4、set

文法格式如： #{值1  值2  ....}

user=> #{1 2 3}
#{1 3 2}

說明，相比java的集合，Clojure的集合對象有如下幾個特徵：

1） immutable  集合的內容在初始化後是不可修改的，後續對它的操作都會產生新的集合

2）heterogeneous  多相（異種的），集合中的元素不要求必須是同一種資料類型，可以是不同類型資料的集合

3）persistent 持久化的，集合的內容是不可修改的，相關的操作會產生新的集合，但並不是複製的方式，而是有點類似組態管理的機制，只是新增變更的部分，老的部分還是採用原來的資料。這樣所有的曆史資料都能完整的保留下來。

 

二、集合的三大操作

Clojure提供了大量的內建通用函數可以操作各種集合。注意沒有函數可以修改集合，因為Clojure的集合是不可修改的，但有很多函數可以產生一個新的集合。

 

1、filter函數

filter函數是函數式編程中對集合操作的三大重要操作之一，幾乎所有的支援函數式編程的語言都有類似的方法。

其作用是篩選出滿足條件的元素組成一個新的集合返回。

filter函數需要兩個參數，第一個是過濾函數，用於檢查元素是否符合，第二個是集合本身。結果返回一個list。

如下面例子：

例1：

user=> (def stooges ["Moe" "Larry" "Curly" "Shemp"])
#‘user/stooges
user=> (filter #(> (count %) 3) stooges)
("Larry" "Curly" "Shemp")

上面代碼中的count函數是計算字串的長度， #(> (count %) 3) 是個匿名函數，只有長度大於3的字串才滿足條件。

例2：

user=> (def years [1940 1944 1961 1985 1987])
#‘user/years
user=> (filter #(even? %) years)
(1940 1944)

 

2、map

map函數是函數式編程中對集合操作的三大重要操作之一，幾乎所有的支援函數式編程的語言都有類似的方法。

其作用是 對集合中的每一個元素做處理，最後得到一個新的集合（注意集合類型是列表），新集合的元素個數和原集合一樣，但內容可以不一樣（包括元素的類型）。

所以map函數 的第一個參數是對元素轉換的處理函數，後面的參數是待處理的集合（一個或多個）。

下面我們舉例來說明：

例1：

(defn fun [item] (* item 2))   //定義了一個函數，返回的值是對輸入參數乘以2

(map fun [1 2 3])   //map函數使用了fun函數，最後map函數調用後的返回結果為 (2 4 6)

可以看出，被處理的集合是vector，但處理後返回的集合類型為list

例2：

user=> (map fun #{1 2 3}) (2 6 4)

可以看出，set被處理後返回的集合類型也是列表，而且因為set本身是無序的，返回的list結果序號與set表面上看的也不一致。

例3：

user=> (map + [2 4] [5 6] [1 2]) (8 12)

user=> (map + [2 4 7] [5 6] [1 2 3 4]) (8 12)

上面兩個例子傳入的第一個參數是函數是 + ， 後面是多個集合。最後的結果是按照最小的集合元素算的。

例4：

user=> (map #(* % 2) [1 2 3]) (2 4 6)

上面代碼中傳給map的是一個匿名函數  #(* % 2) 。在實際的集合map操作中，大量情境下會傳入匿名函數。

Clojure中的匿名函數就類似於 python、java8中的lambda運算式。

 

3、reduce

reduce函數是函數式編程中對集合操作的三大重要操作之一，幾乎所有的支援函數式編程的語言都有類似的方法。

其作用是對集合做處理，得到一個計算後的值。 如sum ,count, max, min 都是reduce操作的特例，只不過這些操作是非常常見和通用的 ，會被提為專門的方法。

如：

user=> (reduce #(+ %1 %2) [1 2 3])
6

上面操作是對集合求和。reduce的第一個參數是一個函數，這裡是匿名函數，該匿名第一個參數(用1%代替)是每次迭代的傳回值，%2是元素。

每次對元素操作，1%都會重新最後作為參數傳入，最後一個元素處理完後%1的值會作為reduce的函數值返回。

user=> (reduce #(* %1 %2) [2 4 6])
48

上面操作是對集合中的元素求乘積。

user=> (reduce #(if (> %1 %2) %1 %2) [10 2 54 3 6])
54
user=> (reduce #(if (< %1 %2) %1 %2) [10 2 54 3 6])
2

上面的兩個操作分別是取最大值和最小值。

 

三、集合的其它操作

下面介紹的集合的操作都是對上述三大操作的一些特例。

1、count函數

該函數用於擷取集合中的元素個數

user=> (count [19 "yellow" true])
3
user=> (count ‘(19 "yellow" true))
3
user=> (count #{19 "yellow" true})
3
user=> (count {:a 1 :b 2})
2

從上面例子可以看出，count函數對這四種集合都是適合的。

 

2、reverse

該函數是對集合中的資料進行反轉排列，返回一個新的集合。因為map和set本身是無序的資料結構，所以reverse函數也只對vector和list有意義。

user=> (reverse [2 4 7])
(7 4 2)
user=> (reverse ‘(2 4 7))
(7 4 2)

 

3、map

map函數的作用是 對集合中的每一個元素做處理，最後得到一個新的集合（注意集合類型是列表），新集合的元素個數和原集合一樣，但內容可以不一樣（包括元素的類型）。

所以map函數 的第一個參數是對元素轉換的處理函數，後面的參數是待處理的集合（一個或多個）。

下面我們舉例來說明：

例1：

(defn fun [item] (* item 2))   //定義了一個函數，返回的值是對輸入參數乘以2

(map fun [1 2 3])   //map函數使用了fun函數，最後map函數調用後的返回結果為 (2 4 6)

可以看出，被處理的集合是vector，但處理後返回的集合類型為list

例2：

user=> (map fun #{1 2 3})
(2 6 4)

可以看出，set被處理後返回的集合類型也是列表，而且因為set本身是無序的，返回的list結果序號與set表面上看的也不一致。

例3：

user=> (map + [2 4] [5 6] [1 2])
(8 12)

user=> (map + [2 4 7] [5 6] [1 2 3 4])
(8 12)

上面兩個例子傳入的第一個參數是函數是 + ， 後面是多個集合。最後的結果是按照最小的集合元素算的。

例4：

user=> (map #(* % 2) [1 2 3])
(2 4 6)

上面代碼中傳給map的是一個匿名函數  #(* % 2) 。在實際的集合map操作中，大量情境下會傳入匿名函數。

Clojure中的匿名函數就類似於 python、java8中的lambda運算式。

 

4、apply

該函數的作用是給它傳入一個函數和集合，該函數對整個集合進行操作後返回的結果就是apply函數的返回結果。

 user=> (apply + [2 4 6])
12
user=> (apply * [2 4 6])
48
user=> (apply - [2 4 6])
-8

 

5、從集合中擷取單個元素

user=> (def stooges ["Moe" "Larry" "Curly" "Shemp"])
#‘user/stooges
user=> (first stooges)
"Moe"
user=> (second stooges)
"Larry"
user=> (last stooges)
"Shemp"
user=> (nth stooges 2)
"Curly"

最後一個方法nth的第2個參數表示擷取第幾個元素（從0開始，這裡2代表第3個元素）。

 

6、從集合中擷取多個元素

user=> (def stooges ["Moe" "Larry" "Curly" "Shemp"])
#‘user/stooges

user=> (next stooges)
("Larry" "Curly" "Shemp")

user=> (nthnext stooges 1)
("Larry" "Curly" "Shemp")

user=> (nthnext stooges 2)
("Curly" "Shemp")
user=> (butlast stooges)
("Moe" "Larry" "Curly")

user=> (drop-last 1 stooges)
("Moe" "Larry" "Curly")
user=> (drop-last 2 stooges)
("Moe" "Larry")

7、some

該函數可以用來判斷集合中是否包含某個元素，需要一個用來判斷的函數作為參數，另一個參數是集合本身。如：

user=>  (def stooges ["Moe" "Larry" "Curly" "Shemp"])
#‘user/stooges
user=> (some #(= % "Moe") stooges)
true
user=> (some #(= % "Mark") stooges)
nil

可以看出，如果存在則返回true，否則返回nil（為何不返回false呢？）。

上面的寫法會看起來比較笨拙，可以用如下的方法達到同樣目的：

user=> (contains? (set stooges) "Moe")
true
user=> (contains? (set stooges) "Mark")
false

上面操作，利用set方法將vector轉換為set集合，然後利用contains?函數進行判斷，看上去會更清晰簡單些。

另外一個區別是，當元素不存在時返回的不是nil，而是false

 

Clojure學習03：資料結構（集合）